运输包装加速随机振动试验研究综述

加速随机振动试验是目前物流过程中运输包装损伤和安全性评价的重要技术手段,通过提高振动等级压缩测试时间,省时高效,减少运输包装系统优化设计周期,包括四部分：实际物流车辆振动信号的采集与分析、实验室信号模拟与再现、运输包装振动疲劳损伤与寿命评估、加速随机振动试验理论与方法。从以上四方面进行综述,总结了实际车辆振动信号统计特征和影响因素、信号模拟方法及特点,阐述了振动疲劳理论与运输包装损伤研究进展,分析了目前加速随机振动试验研究现状和不足,讨论了目前该研究领域尚未解决的问题,指出了进一步的研究方向。     

基于物流运输环境的打印机包装方案分析

目的 研究打印机物流包装方案在运输过程中对打印机的防护性能。方法 对打印机整体包装件进行模拟公路运输路况的随机振动试验,得到产品的响应加速度谱密度曲线;然后建立打印机物流包装的三维模型,通过运用有限元软件Ansys Workbench中的随机振动分析模块（Random Vibration）对整体进行随机振动仿真分析,得到打印机的响应加速度谱密度、总位移、各向应力、等效应力等。结果 由仿真得到的响应加速度谱密度与试验结果相对比,其变化趋势一致,验证了仿真的可靠性,同时验证了该打印机包装方案具有良好的保护性能。结论 该打印机整体包装方案满足公路物流运输的防护要求,同时提供了一种物流运输包装方案的可靠性验证方法。     

基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计

目的 在保障机械结构强度的前提下,对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计,对机械强度进行CAE有限元仿真,并进行振动跌落冲击测试,以降低成本提高产品价值。方法 首先分析产品的使用功能,设计新型包装方案,将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构,建立力学模型,进行底强度分析以及稳定性计算;然后运用SolidWorks建立3D模型,运用ANSYS Workbench进行仿真评估;最后生产出新型包装,并根据包装测试标准进行了测试。结果 新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑,节约了100%的铁质包装材料,并通过了冲击振动跌落测试。优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求,满足运输稳定性的功能要求。结论 本文以价值工程理念为指导,优化设计的新包装结构,在满足产品功能的同时节约了成本,是价值工程在包装优化领域极好的运用,为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。     

运输包装件低气压振动模拟试验方法

目的 在常温下通过控制低气压和振动双危害因素,研究一种模拟运输的试验方法,用于评估物流包装对产品的保护性能.方法 研发一种低气压振动试验装置,将其与振动系统相结合,在实验室内模拟高原运输或飞机运输中的低气压环境条件.实现一种能够在特定的温湿度下控制低气压和振动综合环境因素的试验方法.结果 低气压振动试验系统能够满足ISTA 3A中的试验要求,根据国内外低气压试验标准和随机振动试验标准,制定了低气压振动综合试验方法.结论 对于评价高海拔卡车、铁路和航空运输包装件的模拟试验提供了可行性依据.     

运输包装系统随机振动频域分析

为了研究包装件在实际流通环境振动特性下的振动规律,以车辆、包装件构成的六自由度运输包装系统为基础,构建了在以白噪声为输入的路面不平激励下的振动模型,建立了路面不平激励的数学模型、运输车辆以及包装件的动力学模型。借助Matlab/Simulink仿真技术,对运输包装系统随机振动进行了频域分析,得到了内装产品及易损零件随机振动加速度响应的幅值频谱和功率谱密度。仿真结果表明了随机振动强弱程度与频率的关系,全面反映了随机振动规律,为缓冲包装设计提供了理论依据。     

快递运输包装随机振动信号采集与分析

目的 研究中国南方快递运输包装车辆的随机振动特性,为随机振动试验研究提供理论指导.方法 实地采集快递运输包装终端配送车辆在实际工况中遭受的随机振动信号,通过经验模态分解,对各固有模态函数(IMF)的时域、功率谱密度、Hilbert时频谱、Hilbert边际谱等进行分析.结果 经验模态分解将运输包装随机振动信号按频率高低依次分解成若干IMF分量,前若干IMF分量代表原始信号中的高频瞬态振动信号,后若干IMF分量代表原始信号中的低频振动信号,进而实现高频与低频振动信号的有效分离.结论 希尔伯特-黄变换适用于快递运输包装随机振动信号的分析研究,将在振动信号中间歇性的、加速度幅值较大且持续时间短暂的高频冲击信号进行分离,为运输包装随机振动信号模拟提供新思路,并对产品包装防护设计具有一定的理论指导意义.     

车身件 SKD 运输包装中的车载车架结构优化设计

基于车身件的SKD运输包装,针对随机振动分析中车架强度不足的问题,利用Design Explore对加强筋的角度及尺寸进行了优化设计,选取了最优解,使承载车架结构在重新设计后满足强度及变形量的要求。     

运输包装随机振动加速试验探讨

针对运输包装实验室随机振动模拟试验测试时间与测试量级之间的关系,本文探讨了随机振动试验加速等效公式的理论基础,提出了考虑运输过程振动量级分布的情况下试验时间的计算方法,并通过具体案例进行了实际应用分析.     

平板玻璃运输包装设计及保护性能分析

目的采用瓦楞纸箱内衬聚氨酯泡沫衬垫设计平板玻璃运输包装,通过仿真分析检验设计的合理性与可行性。方法采用Creo parametric软件建立运输包装件模型,采用Ansys Workbench软件对模型进行仿真分析,完成静态堆码载荷仿真、模态仿真、随机振动仿真,并利用LS-DYNA与Ansys Workbench进行联合模拟跌落仿真。结果将瓦楞纸箱与木箱运输包装形式的仿真结果进行对比分析,得出相同静应力作用下,瓦楞纸箱包装的最大响应应力最小且分布均匀;随机振动过程中,虽然瓦楞纸箱相对于木箱形变量较大,但避免应力集中情况且满足变形限度要求;跌落过程中,瓦楞纸箱相对于木箱传递到平板玻璃的作用力较小,且避免了应力集中现象。结论综合分析结果,瓦楞纸箱加聚氨酯缓冲衬垫的运输包装形式设计合理,能够在运输过程中更好保护平板玻璃的安全,设计方案可行。     

基于运输环境的包装系统疲劳损伤分析

目的针对当前物流运输环境,研究产品在运输过程中因受到不同振动与冲击导致的包装系统疲劳损伤情况。方法针对以聚苯乙烯泡沫为缓冲包装材料的包装系统进行运输环境模拟,通过使用有限元分析软件,对运输环境中包装系统受到的随机振动进行仿真,发现包装系统的薄弱部分,针对薄弱部分进行疲劳仿真,最终得出薄弱处的损伤数据。结果仿真结果表明,包装件能够在实际运输过程中对产品起到保护作用,为产品的运输包装方案提供了指导性意见。结论该方法不仅适用于文中的包装系统,对常见家用电器的包装方案均可进行评价。     

小型航天精密仪器运输包装箱设计及试验

目的 针对传统小型航天精密仪器铝制运输包装箱加工周期长、研制成本高、定制化产品多导致外形尺寸大小不一致,存在不易管理和运输的问题,设计一种新型包装箱。方法 通过选择新型箱体材料、设计包装箱箱体结构、更改加工工艺形式、改变产品安装方式和内部防护减振材料,自主研发一种适用于商业运输的非金属精密仪器运输包装箱。结果 经过模拟严苛商业环境运输试验,该小型航天精密仪器运输包装箱可实现一箱多装,对产品具有隔振、防潮防护等功能,且节约成本、缩短研制周期,便于管理、易于运输。结论 该包装箱可满足小型航天精密仪器的运输和贮存,其结构形式及试验结果可为后续此类包装箱的研制提供参考。     

某飞行器通用包装箱结构设计研究

目的 针对每种飞行器都需要设计专用的包装箱现状，设计一种新型通用化的包装箱，满足运输与起吊要求，可适应多种飞行器的使用。方法 根据设计要求进行了包装箱的结构设计，利用有限元分析方法与工程算法对运输工况、起吊工况进行分析，并进行可靠性、安全性、维修性和保障性分析。结果 得到了在运输与起吊最大质量产品工况下，包装箱钢骨架的最大应力分别为166 MPa和215 MPa，小于材料的屈服强度，满足强度要求，且具备较高的可靠性、安全性、维修性和保障性。结论 包装箱结构设计满足设计要求，可用于多种尺寸的飞行器运输，降低了设计成本。     

薄膜紧固包装设计与性能研究

目的 针对现有电子产品缓冲包装存在的物料复用率低、仓储空间利用率低、不够绿色环保等问题,设计一种针对轻小型产品的薄膜紧固结构的绿色减量化包装.方法 将性能良好的TPU塑料薄膜用水性胶粘贴在一片式的瓦楞纸板上,折叠成一种薄膜紧固结构的包装件,通过测定纸板和薄膜的物理性能,确定基材的选择标准,对薄膜紧固包装件进行加速老化、跌落和振动试验,验证薄膜紧固包装的可靠性.结果 胶水的固化工艺对薄膜的剥离强度有一定影响,在常温下薄膜复合包装已经具有较好的可靠性,高低温交变的条件下胶水的粘结强度会有不同程度的降低.跌落和振动试验结果表明,样品的外观和功能无损,该薄膜紧固包装能满足在运输过程中的振动和跌落冲击防护要求.结论 可靠性高的薄膜紧固包装需满足的条件,当180°剥离时,剥离力不低于20 N;当0°剥离时,剥离力不低于80N.该薄膜紧固包装能明显降低包装体积,节约仓储物流成本,再生利用性好,TPU可降解,也易重复加工循环使用,能满足运输要求,可为电子类产品的降本环保缓冲包装提供设计思路.     

三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究

目的研究三自由度半正定系统在随机振动条件下的加速度动态响应以及加速度功率谱密度。方法以运输包装中常见的三自由度半正定系统为原型,建立了三自由度半正定系统的质量-弹簧-阻尼系统。依据美国ASTM-D4728随机振动标准,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立仿真模型,并输入模型参数,得到了三自由度半正定系统随机振动下的动态响应。基于相同试验标准进行试验,对比分析试验结果与仿真结果的差异。结果在低频段内(小于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数达到0.983,加速度功率谱密度值最大处仅相差8.8%。在高频段内(大于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数只达到0.745,加速度功率谱密度值最大处相差13.1%。结论利用Matlab/Simulink仿真平台分析包装系统的低频随机振动是一种简单可行的方法,一定程度上可以作为随机振动试验的代替手段。     

剩余强度模型对瓦楞纸板疲劳振动的分析研究

对瓦楞纸板进行疲劳振动试验,测定分析振动次数、加速度对瓦楞纸板塑性变形、承载能力的影响,并与未经振动材料进行比较.基于疲劳累积损伤理论中的剩余强度模型,提出瓦楞纸板疲劳振动后剩余承载能力衰减模型.疲劳加载后瓦楞纸板的剩余承载能力,不仅与载荷的循环数有关,还与疲劳加载的加速度峰值和频率有关.拟合了振动频率20Hz、加速度2.0g振动试验后,瓦楞纸板的剩余承载能力与振动次数之间的关系曲线.结果表明,随着振动次数和振动加速度的增加,瓦楞纸板剩余屈服应力减小,经过80000次振动后,其承载能力下降了38.88%.为了确保实现预期包装效果,在进行包装设计时,应考虑到瓦楞纸板的疲劳性能.     

某新型导弹包装箱动力学特性分析

目的 研究某新型结构导弹包装箱的动力学特性。方法 利用有限元分析方法对导弹包装箱进行模态分析和随机振动分析。结果 得到了导弹包装箱的固有频率和振型,以及结构在随机载荷作用下的动力学响应结果,导弹包装箱的前6阶固有频率分布在13~44 Hz范围内,在随机载荷的作用下,导弹包装箱3个方向的最大应力分别为97.6,149.3,151.1 MPa。根据导弹包装箱的动响应结果确定了箱体在随机振动环境下的危险部位。结论 在路面随机载荷作用下,箱体的整体结构满足设计要求,为导弹包装系统的设计和校核提供了依据。     

基于并联空气弹簧结构的卫星运输减振系统设计及振动特性分析

随着航天科技的发展以及日益增长的性能需求,对卫星的可靠性要求越来越高,对运输过程中的振动也提出了更严格的要求,导致目前的减振系统难以满足未来的运输需求。针对这种情况,设计了基于空气弹簧并联结构的卫星包装运输减振系统,并对其振动特性进行了分析。结合卫星运输箱的结构和减振需求提出了并联空气弹簧减振系统方案。基于实测参数建立了并联空气弹簧减振系统的多体动力学仿真模型,并验证了方案的可行性,并进一步研究了不同运输工况下系统的减振效率及安全性。构建了减振系统进行不同工况下的实车运输测试。研究结果证明基于空气弹簧并联结构的运输减振系统在实车运输中具有较好的减振效率,并可以保证设备在运输过程安全。该研究结果可为大型精密设备运输减振系统的设计提供参考。     

某型包装箱的低密度聚乙烯缓冲结构设计与分析

目的 基于低密度聚乙烯材料设计一种包装箱的缓冲结构,以满足冲击加速度的设计要求。方法 采用低密度聚乙烯材料对应的最大加速度-静应力曲线进行理论计算,设计出包装箱缓冲结构的初始模型,运用Ansys Workbench有限元仿真软件对包装箱整体进行水平跌落仿真,并对仿真结果进行分析。结果 当缓冲垫设计厚度为75 mm时,包装箱整体跌落后受到的最大冲击加速度低于40g,满足设计要求。结论 基于低密度聚乙烯材料设计的缓冲结构能够对包装箱提供有效的缓冲防护,缓冲性能满足要求。